JP2023128195A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの搬送性能や検知精度を低下させることなく、安価な構成でトナーボトルの回転位置を検知できるようにする。【解決手段】画像形成装置１は、ボトル外周面に螺旋状の溝４４が形成され、所定の回転方向Ｒに回転することにより内部に充填されたトナーをボトル一端に設けられた吐出口４６に向けて搬送するトナーボトル４０を着脱可能である。この画像形成装置１は、トナーボトル４０の回転方向Ｒにおける溝４４の位置を検知する検知部６０と、検知部６０による検知結果に基づいてトナーボトル４０の回転を停止させる停止タイミングを判定する制御部７と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、トナーボトルを着脱可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式で画像を形成する画像形成装置は、トナーボトルを回転させることにより、トナーボトルから現像器へトナーを供給するように構成される。この種の画像形成装置において、トナーボトルの回転を停止させるとき、トナーボトルに設けられたトナーの吐出口からトナーが漏れないようにするため、吐出口が上向きとなる回転位置で停止させることが提案されている。

例えば、特許文献１には、トナーボトルの外周面に凹部を設けると共に、その凹部に対向する位置に反射型光電センサーを配置することが記載されている。凹部はトナーボトルの回転に伴って回転し、反射型光電センサーに対向する位置から離脱する。そしてトナーボトルの吐出口が上向きとなる位置まで回転すると、凹部が反射型光電センサーに対向する位置に戻り、反射型光電センサーによって検知される。したがって、反射型光電センサーが凹部を検知したときにトナーボトルの回転を停止させることにより、吐出口を上向きの状態とすることができる。

また、特許文献２には、トナーボトルにＩＣタグを取り付けると共に、画像形成装置にＩＣタグと無線通信を行う通信装置を設けることが記載されている。画像形成装置は、ＩＣタグと通信装置との間の通信電波の強度変化を検出することにより、トナーボトルの回転角度を検知するように構成されている。

特開２００５－１８１４７５号公報 特開２００６－５３１８１号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術では、反射型光電センサーが凹部を適切に検知できるようにするためにトナーボトル表面と凹部底面との間に大きな高低差を設ける必要がある。大きな高低差を設けると、凹部の底部がトナーボトルの内部に突出するため、トナーボルトを回転させて内部のトナーを吐出口に向けて搬送する際の障害物となり、搬送性能を低下させてしまうという問題がある。また、反射型光電センサーは、トナーボトルの表面状態（例えば色や表面粗さなど）の影響を受けやすい。そのため、例えばトナーボトルの原材料にリサイクル材が混ざると、リサイクル材の種類や混入度合に応じてトナーボトルの表面状態が変わり、誤検知しやすくなるという問題もある。

また、特許文献２の従来技術では、個々のトナーボトルにＩＣタグを取り付けなければならないため、コストアップが避けられないという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、トナーの搬送性能や検知精度を低下させることがなく、しかも安価な構成でトナーボトルの回転位置を検知できるようにした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボトル外周面に螺旋状の溝が形成され、所定の回転方向に回転することにより内部に充填されたトナーをボトル一端に設けられた吐出口に向けて搬送するトナーボトルを着脱可能な画像形成装置であって、前記回転方向における前記溝の位置を検知する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づいて前記トナーボトルの回転を停止させる停止タイミングを判定する制御手段と、を備えることを特徴とする構成である。

請求項２に係る発明は、請求項１の画像形成装置において、前記制御手段は、前記吐出口が前記トナーボトルの回転軸よりも高い位置となるタイミングを前記停止タイミングと判定し、前記停止タイミングで前記トナーボトルの回転を停止させることを特徴とする構成である。

請求項３に係る発明は、請求項２の画像形成装置において、前記制御手段は、前記吐出口が上向きとなるタイミングを前記停止タイミングと判定することを特徴とする構成である。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置において、前記検知手段は、前記トナーボトルの外周面に接触して前記溝の位置を検知することを特徴とする構成である。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置において、前記検知手段は、前記回転方向の所定位置において前記トナーボトルの外周面に接触するアクチュエーターを備え、前記溝が前記所定位置に到達したときの前記アクチュエーターの姿勢変化を検知することを特徴とする構成である。

請求項６に係る発明は、請求項５の画像形成装置において、前記検知手段は、前記アクチュエーターの姿勢変化を検知する透過型センサーを更に備えることを特徴とする構成である。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかの画像形成装置において、前記検知手段は、前記トナーボトルの回転軸よりも高い位置に設けられていることを特徴とする構成である。

請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかの画像形成装置において、前記検知手段は、前記トナーボトルの長手方向中心に対して、前記吐出口とは反対側に設けられていることを特徴とする構成である。

請求項９に係る発明は、請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナーボトルが装着されたとき、前記トナーボトルを回転させ、前記検知手段による検知結果に基づいて前記トナーボトルの装着状態の適否を判断することを特徴とする構成である。

請求項１０に係る発明は、請求項９の画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナーボトルの装着状態が適正でない場合に警告を行うことを特徴とする構成である。

請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０の画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナーボトルの装着状態が適正である場合、前記検知手段による検知結果に基づいて前記停止タイミングを判定し、前記停止タイミングとなるまで前記トナーボトルの回転を継続させ、前記停止タイミングで前記トナーボトルの回転を停止させることを特徴とする構成である。

本発明によれば、トナーの搬送性能や検知精度を低下させることなく、安価な構成でトナーボトルの回転位置を適切に検知することができるようになる。

画像形成装置の内部構成の一例を示す図である。 画像形成装置の外観構成の一例を示す図である。 トナーボトルの構成例を示す図である。 トナーボトルの装着部を例示する図である。 装着部にトナーボトルが装着された状態を示す図である。 検知部の詳細な構成例を示す図である。 装着部にトナーボトルが装着された状態の検知センサーを例示する図である。 トナーボトルからトナーを供給する動作の一例を示すフローチャートである。 制御部による制御例を示すタイミングチャートである。 トナーボトルの装着状態を判断する処理手順の一例を示すフローチャートである。 トナーボトルの装着状態を判断する処理手順の別の例を示すフローチャートである。 検知部の好ましい位置を示す図である。

以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１の内部構成の一例を示す図である。また、図２は、画像形成装置１の外観構成の一例を示す図である。この画像形成装置１は、プリンターやＭＦＰ（Multifunction Peripherals）などとして構成され、電子写真方式でシートに画像を形成して出力する装置である。

図１に示すように、画像形成装置１は、給紙搬送部２と、画像形成部３と、定着部４と、排紙部５と、制御部７とを備えている。給紙搬送部２は、記録媒体であるシート９を積載可能な複数の給紙トレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有しており、複数の給紙トレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちから選択された１つの給紙トレイからシートを１枚ずつ給紙し、装置本体１ａの内部に形成されたシート搬送路１３に沿ってシート９を搬送する。画像形成部３は、給紙搬送部２によって搬送されるシート９が所定位置を通過する際に、トナー像をシート９に転写する。定着部４は、シート９に転写されたトナー像をシート９に定着させて画像を形成する。排紙部５は、装置本体１ａの側面に設けられた排紙トレイとして構成され、画像が形成されたシート９を積載する。制御部７は、給紙搬送部２、画像形成部３及び定着部４のそれぞれの動作を制御する。

給紙搬送部２は、ピックアップローラー１１と、給紙ローラー１２と、搬送ローラー１４と、タイミングローラー１５と、排紙ローラー１６とを備えている。ピックアップローラー１１及び給紙ローラー１２は、複数の給紙トレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃのそれぞれに設けられており、各給紙トレイに積載されているシート９のうちから最上面に位置する１枚のシート９を取り出して下流側のシート搬送路１３へ送り出す。搬送ローラー１４は、シート搬送路１３に送り出されたシート９をタイミングローラー１５に向けて搬送する。タイミングローラー１５は、画像形成部３において中間転写ベルト２０に一次転写されるトナー像が二次転写ユニット２６の位置へ到達するタイミングに合わせてシート９を二次転写ユニット２６へ送り出すローラーである。

画像形成部３は、複数の画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋと、中間転写ベルト２０と、二次転写ユニット２６とを備えている。

画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０ＫはそれぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナー像を生成し、そのトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写するユニットである。各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、感光体ドラムによって構成される像担持体３１を備え、その像担持体３１の周囲に、帯電器３２と、露光器３３と、現像器３４とが像担持体３１の回転方向（図中矢印方向）に沿って配置された構成を有している。帯電器３２は、像担持体３１の表面を所定電位に帯電させる。露光器３３は、画像形成の対象となる画像データに基づいて像担持体３１の表面を露光することにより、像担持体３１の表面に静電潜像を形成する。現像器３４は、像担持体３１の表面にトナーを含む現像剤を付与することにより、静電潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する。像担持体３１は、現像器３４の回転方向下流側において一次転写ローラー２５によって押圧される中間転写ベルト２０に接触しており、現像器３４によって形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写する。

中間転写ベルト２０は、複数のローラー２１，２２，２３，２４によって所定方向（図中矢印方向）に循環移動するように構成された無端ベルトである。中間転写ベルト２０の内側には、各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれに対向する位置に一次転写ローラー２５が設けられている。これら一次転写ローラー２５によって中間転写ベルト２０が各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの像担持体３１に接触する。中間転写ベルト２０は、各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの像担持体３１の位置を通過する際に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が順次重畳的に一次転写されていき、最終的にカラー画像が形成される。このカラー画像は、二次転写ユニット２６の位置において給紙搬送部２によって搬送されるシート９に二次転写される。

二次転写ユニット２６は、二次転写ベルト２７と、二次転写ローラー２８と、ローラー２９，２９とを備えている。二次転写ベルト２７は、二次転写ローラー２８及びローラー２９，２９によって所定方向に循環移動するように構成された無端ベルトである。二次転写ローラー２８は、ローラー２２に対向する位置に設けられ、中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２７との間にニップを形成している。このニップにシート９が搬送されるとき、二次転写ローラー２８には所定電圧が印加され、中間転写ベルト２０に一次転写されているトナー像をシート９に二次転写することができる。そして二次転写ユニット２６は、トナー像を二次転写したシート９を定着部４へ搬送する。

定着部４は、シート９に対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、シート９に二次転写された画像をシート９に定着させる。例えば、定着部４は、加圧ローラー４ａと加熱ローラー４ｂとを有しており、加圧ローラー４ａと加熱ローラー４ｂのニップにシート９を挟み込むことで加熱処理及び加圧処理を施す。その後、画像が定着したシート９は、排紙ローラー１６によって排紙部５へ排出される。

また、各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、現像器３４にトナーを供給する機構として、中間ホッパー３７と、トナー搬送部３６と、トナーボトル４０とを備えている。中間ホッパー３７は、現像器３４に対してトナーを補給する。トナー搬送部３６は、トナーボトル４０から供給されるトナーを中間ホッパー３７へ搬送する。例えば、制御部７は、各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの現像器３４内のトナー濃度を常時監視しており、トナー濃度が所定濃度よりも低下すると、中間ホッパー３７を駆動して現像器３４にトナーを供給し、現像器３４内のトナー濃度を一定の状態に保持する。また、制御部７は、中間ホッパー３７の内部のトナー残量が所定量よりも少なくなると、トナーボトル４０を回転駆動すると共に、トナー搬送部３６を駆動し、トナーボトル４０から吐出されるトナーを中間ホッパー３７へ供給する。

トナーボトル４０は、装置本体１ａに対して着脱可能であり、内部に充填されているトナーが無くなったときには新品のトナーボトルに交換可能である。例えば図２に示すように、画像形成装置１は、装置本体１ａの正面側に開閉可能な前扉１８が設けられており、その前扉１８の内側にトナーボトル４０を装着するための開口１９が形成されている。そのため、トナーボトル４０を交換する際には前扉１８を開くことで、開口１９に対するトナーボトル４０の着脱操作が可能となる。尚、制御部７は、前扉１８が開閉操作されたことを検知できるように構成されている。

また、図２に示すように、画像形成装置１は、装置本体１ａの上部正面側に、ユーザーが操作可能な操作パネル８を備えている。この操作パネル８は、例えば各種の画像を表示可能な表示デバイスと、ユーザーのタッチ操作を受け付け可能なタッチパネルとによって構成される。

図３は、トナーボトル４０の構成例を示す図である。図３（ａ）に示すように、トナーボトル４０は、合成樹脂で形成されるトナー収容容器であり、胴部４１と、頭部４２と、テーパー部４３とを有している。

胴部４１は、所定の直径を有している。この胴部４１の外周面には、１本の螺旋状の溝４４が形成されている。例えば、溝４４は、胴部４１の長手方向両端間において均等な間隔となるように形成されている。この螺旋状の溝４４は、トナーボトル４０の内部に螺旋状の突起を形成しており、トナーボトル４０が所定方向に回転することにより、内部に充填されているトナーを頭部４２に向けて搬送する機能を有している。

頭部４２は、トナーボトル４０の端部に位置し、胴部４１よりも細径であり、円筒状外周面の一部に平面４２ａが形成されている。図３（ｂ）に示すように、頭部４２は、その平面４２ａにトナーを吐出する吐出口４６を有している。また、頭部４２には、リング状の被覆部材４５が装着されている。被覆部材４５は、頭部４２の軸方向に沿ってスライド移動可能であり、図３（ａ）に示すように吐出口４６を覆ってトナーの飛散を防ぐ第１の状態と、図３（ｂ）に示すように吐出口４６を開放してトナーを吐出可能とする第２状態とに変位する。例えば、トナーボトル４０が画像形成装置１に装着される前では、被覆部材４５が頭部４２の先端側に位置し、図３（ａ）に示す第１の状態となっている。一方、トナーボトル４０が画像形成装置１に装着されると、被覆部材４５が頭部４２の先端側から胴部４１側に移動し、吐出口４６を開放する。また、頭部４２の端面４７には、トナーボトル４０の回転中心を基準として互いに１８０度を成す位置に形成される凹部４８，４８が設けられている。

テーパー部４３は、胴部４１と頭部４２との間に設けられ、胴部４１から頭部４２に向かって漸次縮径する形状を有している。このテーパー部４３の外周面にも、胴部４１と同様の螺旋状の溝４４が形成されている。例えば、テーパー部４３に形成される溝４４の間隔は、胴部４１に形成される溝４４の間隔よりも小さくすることが好ましい。これにより、テーパー部４３におけるトナーの搬送性能を向上させることができる。また、テーパー部４３に形成される溝４４は、胴部４１に形成される溝４４に繋がった一連の溝として形成しても良いし、胴部４１に形成された溝４４とは別の溝として形成しても良い。

図４は、画像形成装置１の内部におけるトナーボトル４０の装着部５０を例示する図である。この装着部５０は、図２に示した開口１９の内側に設けられる。画像形成装置１には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４本のトナーボトル４０が装着可能であるため、図４に示す装着部５０は、装置本体１ａの内側４箇所に設けられる。

装着部５０は、支持部５１と、係合部５２と、トナー供給部５３と、検知部６０とを有している。支持部５１は、装着部５０の底部に設けられ、トナーボトル４０の胴部４１の外周面に接合する断面円弧状の形状を有している。支持部５１は、トナーボトル４０の着脱操作時にトナーボトル４０を直進させるガイド部として機能すると共に、トナーボトル４０の回転時には胴部４１の軸ぶれを抑えてスムーズな回転を行えるようにトナーボトル４０を支持する。係合部５２は、頭部４２に設けられた被覆部材４５の外周面に係合する。トナー供給部５３は、トナーボトル４０の頭部４２を収容し、吐出口４６から吐出されるトナーを内部に堆積させるように形成される。トナー供給部５３には、トナーボトル４０の頭部４２の外径よりも僅かに大きい直径の開口５４が設けられている。この開口５４の直径は、被覆部材４５の外径よりも小さい。そのため、トナーボトル４０が装着されるとき、被覆部材４５はトナー供給部５３の内側には進入せず、頭部４２のみがトナー供給部５３の内側に進入する。このとき、被覆部材４５は、その外周面が係合部５２に係合した位置で留まるため、頭部４２に対して被覆部材４５がスライドし、吐出口４６を開放する。つまり、トナーボトル４０は、頭部４２がトナー供給部５３の内側に嵌め込まれることにより、吐出口４６が開放され、トナー供給部５３の内側において吐出口４６からトナーを吐出可能な状態となる。

トナー供給部５３の奥端部には、頭部４２の端面４７に係合する駆動カップリング５５が設けられている。図４の拡大図Ａに示すように、駆動カップリング５５は、頭部４２の外径と略同径の円形状の端面５５ａを有する。その端面５５ａには、頭部４２の端面４７に形成された凹部４８，４８に嵌合する突起部５６，５６が設けられている。

図５は、装着部５０にトナーボトル４０が装着された状態を示す図である。図５に示すように、トナーボトル４０が適切に装着部５０に装着されると、頭部４２がトナー供給部５３の内側に進入した状態となる。このとき、駆動カップリング５５の突起部５６，５６は、頭部４２の端面４７に形成された凹部４８，４８に嵌合した状態となる。駆動カップリング５５は、図示を省略するモーターによって回転軸Ｌ１を中心に所定方向（図中Ｒ方向）に回転する。突起部５６，５６が凹部４８，４８に対して適切に嵌合していれば、駆動カップリング５５が回転することにより、トナーボトル４０も回転軸Ｌ１を中心に所定方向（図中Ｒ方向）に回転する。このトナーボトル４０の回転により、螺旋状の溝４４がトナーボトル４０の内部に充填されているトナーを頭部４２に向けて搬送する。また、トナー供給部５３の内側では、吐出口４６が開放されている。そのため、トナーボトル４０は、吐出口４６が下向きとなったときに、吐出口４６からトナーをトナー供給部５３の内側空間に吐出する。その結果、トナー供給部５３の内側空間には、トナーが堆積する。この堆積したトナーは、トナー搬送部３６によって中間ホッパー３７へ搬送される。尚、中間ホッパー３７には、内部のトナー残量を検知するためのトナー残量検知センサー３７ａが設けられている。

検知部６０は、装着部５０に装着されるトナーボトル４０の外周面に接合可能な位置に配置され、トナーボトル４０の回転方向における溝４４の位置を検知する。図６は、検知部６０の詳細な構成例を示す図である。図６（ａ）に示すように、検知部６０は、装置本体１ａの内部の所定位置に取り付けられる保持部材６１と、その保持部材６１に設けられた回転軸６６によって軸支され、回転軸６６周りに揺動するアクチュエーター６２と、保持部材６１の所定箇所に設置され、アクチュエーター６２の姿勢変化を検知する検知センサー６３とを備えている。

アクチュエーター６２は、回転軸６６に軸支された中央部から所定方向に延びる第１アーム６４と、第１アーム６４とは反対側の方向に延びる第２アーム６５とを有している。第１アーム６４の下面には、三角形状に突出する接触片６７が設けられている。一方、第２アーム６５の先端には、第２アーム６５の延設方向から直角に折れ曲がった遮蔽板６８が設けられている。また、第１アーム６４は、第２アーム６５よりも肉厚に形成されており、アクチュエーター６２の重心が第１アーム６４に位置している。そのため、アクチュエーター６２は、図６（ｂ）に示すように、第１アーム６４の自重により、第１アーム６４を下げた第１姿勢となる。これに対し、接触片６７が持ち上げられると、アクチュエーター６２は、図６（ｃ）に示すように回転軸６６を中心に揺動し、第１アーム６４が持ち上げられた第２姿勢となる。尚、アクチュエーター６２は、図６（ｂ）に示す第１姿勢から第１アーム６４を更に下げないようにするため、第１姿勢となったときに保持部材６１に係合するストッパーをアクチュエーター６２（例えば第１アーム６４の裏面側）に設けることが好ましい。

検知センサー６３は、アクチュエーター６２が第１姿勢と第２姿勢のいずれであるかを検知するセンサーである。この検知センサー６３は、例えば透過型センサーとして構成され、互いに対向して配置される投光部６３ａと受光部６３ｂとを備えている。例えば、検知センサー６３は、アクチュエーター６２が第１アーム６４を持ち上げた第２姿勢となったときに、第２アーム６５の先端に設けられた遮蔽板６８が投光部６３ａと受光部６３ｂの間に進入し、投光部６３ａから光が受光部６３ｂに入射しない遮光状態となり、アクチュエーター６２が第１アーム６４を下げた第１姿勢となったときに、遮蔽板６８が投光部６３ａと受光部６３ｂの間の領域から退出し、投光部６３ａから光が受光部６３ｂに入射する受光状態となる位置に配置される。ただし、これに限られず、検知センサー６３は、アクチュエーター６２が第１アーム６４を下げた第１姿勢となったときに、第２アーム６５の先端に設けられた遮蔽板６８が投光部６３ａと受光部６３ｂの間に進入し、投光部６３ａから光が受光部６３ｂに入射しない遮光状態となり、アクチュエーター６２が第１アーム６４を持ち上げた第２姿勢となったときに、遮蔽板６８が投光部６３ａと受光部６３ｂの間の領域から退出し、投光部６３ａから光が受光部６３ｂに入射する受光状態となる位置に配置しても構わない。したがって、検知センサー６３は、アクチュエーター６２が第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢となったときにオンし、他方の姿勢となったときにオフする。尚、以下においては、アクチュエーター６２が第１姿勢となったときに検知センサー６３がオンし、第２姿勢となったときにオフとなる例を説明する。

図７は、装着部５０にトナーボトル４０が装着された状態の検知センサー６３を例示する図である。装着部５０にトナーボトル４０が装着されると、検知センサー６３のアクチュエーター６２は、第１アーム６４の接触片６７の先端をトナーボトル４０（より具体的には胴部４１）の外周面の１点に接触させる。このとき、接触片６７が溝４４の形成されていない部分に接触すれば、アクチュエーター６２は、図７（ａ）に示すように第１アーム６４を持ち上げた第２姿勢となる。これに対し、接触片６７が溝４４の底部に接触すれば、アクチュエーター６２は、図７（ｂ）に示すように第１アーム６４を下げた第１姿勢となる。

トナーボトル４０の外周面に形成された１本の溝４４は、トナーボトル４０の長手方向に螺旋状に形成されているため、トナーボトル４０が１回転する間に接触片６７による接触点の位置を必ず１回通過する。そのため、接触片６７による接触点の位置を溝４４が通過していないときにはアクチュエーター６２が第２姿勢となり、接触片６７による接触点の位置を溝４４が通過しているときにはアクチュエーター６２が第１姿勢となる。尚、接触片６７は、上述したように三角形状であるため、接触点の位置を溝４４が通過するときには溝４４への進入及び溝４４からの離脱をスムーズに行うことが可能である。

ここで、トナーボトル４０の外周面に形成される溝４４と、頭部４２に設けられる吐出口４６とのトナーボトル４０の回転方向における位置関係は一定であり、トナーボトル４０が変わってもその位置関係は同一である。したがって、トナーボトル４０の回転中に、検知部６０が溝４４を検知すれば、その検知結果に基づいて吐出口４６の回転位置を特定することが可能である。

そこで制御部７は、トナーボトル４０を回転駆動してトナーを供給するとき、検知部６０による溝４４の検知状態を監視し、検知部６０が溝４４を検知すると、その検知結果に基づいて吐出口４６が上向きとなるタイミングをトナーボトル４０の回転を停止させる停止タイミングとして判定する。そして制御部７は、その停止タイミングでトナーボトル４０の回転を停止させる。これにより、トナーボトル４０は、吐出口４６を上に向けた停止するため、トナー供給を行わないタイミングでトナーボトル４０の吐出口４６からトナーが吐出されてしまうことを防止することができる。また、トナーボトル４０は装置本体１ａの内部において常に吐出口４６を上に向けた状態で停止するため、例えばトナーボトル４０内部のトナーが無くなり、トナーボトル４０が装置本体１ａから取り外されるときにも吐出口４６を上に向けた状態での取り出しが可能となる。それ故、トナーボトル４０の交換時にトナーを周囲にまき散らすことを低減するこができる。以下、制御部７による制御について詳しく説明する。

制御部７は、図示を省略するハードウェアプロセッサー及びメモリを備えており、メモリにはハードウェアプロセッサーによって実行されるコンピュータ読み取り可能なプログラムが記録されている。制御部７は、そのプログラムをハードウェアプロセッサーに実行させることにより、後述する処理を実行する。

図８は、装置本体１ａに装着されたトナーボトル４０からトナーを供給する動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７は、トナー残量検知センサー３７ａによって中間ホッパー３７の内部のトナー残量が所定量よりも少なくなったか否かを判断する（ステップＳ１０）。トナー残量が所定量よりも少なくなっていない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、制御部７によるトナー補給は行われない。これに対し、トナー残量が所定量よりも少なくなっている場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御部７は、トナーボトル４０を所定方向に回転駆動する（ステップＳ１１）。このとき、制御部７は、トナー搬送部３６も駆動する。これにより、トナーボトル４０が所定方向に回転し、トナーボトル４０の吐出口４６からトナーが吐出され、トナー搬送部３６によって中間ホッパー３７にトナーが供給される。

制御部７は、トナーボトル４０の回転を開始すると、トナー残量検知センサー３７ａの出力を監視し、中間ホッパー３７に対するトナー補給が完了したか否かを判断する（ステップＳ１２）。トナー補給が完了したと判断すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部７は、検知部６０によってトナーボトル４０の回転位置を検知したか否かを判断する（ステップＳ１３）。すなわち、制御部７は、検知部６０がトナーボトル４０の溝４４を検知したか否かを判断する。検知部６０がトナーボトル４０の溝４４を検知すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部７は、トナーボトル４０の回転を停止させる停止タイミングを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、制御部７は、吐出口４６が上向きとなるタイミングを算出し、その算出したタイミングを、トナーボトル４０の停止タイミングとして決定する。例えば、吐出口４６が上向きとなったときに検知部６０が溝４４を検知するように配置されている場合、制御部７は、検知部６０によって溝４４が検知されたタイミングを停止タイミングとして判定する。また、検知部６０が溝４４を検知してから所定時間経過後に吐出口４６が上向きとなる場合、制御部７は、検知部６０によって溝４４が検知されてから所定時間が経過したタイミングを停止タイミングとして判定する。

その後、制御部７は、ステップＳ１４で決定した停止タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１５）。停止タイミングでない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、制御部７は、停止タイミングとなるまで待機する。停止タイミングである場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御部７は、トナーボトル４０の回転を停止させる（ステップＳ１６）。これにより、トナーボトル４０は、吐出口４６を上に向けた状態で停止する。

図９は、制御部７による制御例を示すタイミングチャートである。図９（ａ）は、吐出口４６が上向きとなったときに検知部６０が溝４４を検知するように配置されている場合のタイミングチャートを示している。図９（ａ）において、例えばタイミングＴ１０でトナー残量検知センサー３７ａがオンとなり、中間ホッパー３７の内部のトナー残量が所定量よりも少なくなったことが検知されたとする。制御部７は、トナー残量が所定量よりも少なくなったことが検知された直後に、トナーボトル４０の回転駆動を開始する（タイミングＴ１１）。トナーボトル４０の回転が開始されるとき、検知部６０は溝４４を検知しているため、アクチュエーター６２が第１姿勢であり、検知センサー６３がオンしている。そしてトナーボトル４０が回転駆動されると、アクチュエーター６２が第１姿勢から第２姿勢に変化し、検知センサー６３がオフとなる（タイミングＴ１２）。

その後、トナーボトル４０が１回転する度に、検知センサー６３が一時的にオンとなる（タイミングＴ１３，Ｔ１４）。そしてトナー残量検知センサー３７ａがオフになると（タイミングＴ１５）、制御部７は、トナー補給が完了したことを認識する。トナー補給が完了した後、検知センサー６３がオンになると（タイミングＴ１６）、制御部７は、停止タイミングを判定する。このとき、制御部７は、検知センサー６３がオンになったタイミングを停止タイミングとして判定する。そして制御部７は、トナーボトル４０の回転を停止させる（タイミングＴ１７）。すなわち、図９（ａ）の例では、吐出口４６が上向きとなったときに検知部６０が溝４４を検知するように配置されているため、検知部６０が溝４４を検知した直後にトナーボトル４０の回転を停止させれば、吐出口４６を上向きで停止させることができる。

次に図９（ｂ）は、検知部６０が溝４４を検知してから所定時間経過後に吐出口４６が上向きとなる場合のタイミングチャートを示している。図９（ｂ）において、例えばタイミングＴ２０でトナー残量検知センサー３７ａがオンとなり、中間ホッパー３７の内部のトナー残量が所定量よりも少なくなったことが検知されたとする。制御部７は、トナー残量が所定量よりも少なくなったことが検知された直後に、トナーボトル４０の回転駆動を開始する（タイミングＴ２１）。トナーボトル４０の回転が開始されるとき、検知部６０は溝４４を検知しておらず、アクチュエーター６２が第２姿勢であり、検知センサー６３がオフしている。そしてトナーボトル４０の回転駆動が開始され、溝４４が接触片６７の接触点を通過するときに、アクチュエーター６２が第２姿勢から第１姿勢に変化し、検知センサー６３が一時的にオンとなる（タイミングＴ２２）。

その後、トナーボトル４０が１回転する度に、検知センサー６３が一時的にオンとなる（タイミングＴ２３）。そしてトナー残量検知センサー３７ａがオフになると（タイミングＴ２４）、制御部７は、トナー補給が完了したことを認識する。トナー補給が完了した後、検知センサー６３がオンになると（タイミングＴ２５）、制御部７は、停止タイミングを判定する。このとき、制御部７は、検知センサー６３がオンになったタイミングから所定時間Ｔｓが経過したタイミングを停止タイミングとして判定する。そして制御部７は、所定時間Ｔｓが経過した停止タイミングでトナーボトル４０の回転を停止させる（タイミングＴ２６）。すなわち、図９（ｂ）の例では、検知部６０が溝４４を検知してから所定時間経過後に吐出口４６が上向きとなるため、検知部６０によって溝４４が検知されると、所定時間が経過した後にトナーボトル４０の回転を停止させることにより、吐出口４６を上向きで停止させることができる。

上述した検知部６０は、トナーボトル４０の外周面に形成された溝４４を検知するように構成されている。検知対象である溝４４は、トナーボトル４０の内部に充填されたトナーを吐出口４６に向けて搬送するための螺旋状の溝であるため、従来のようにトナーの帆走性能を低下させることがない。また、検知部６０は、アクチュエーター６２がトナーボトル４０の外周面に接触した状態で溝４４を検知するため、従来のようにトナーボトルの表面状態（例えば色や表面粗さなど）の影響を受けることがなく、誤検知が生じない。更に、検知部６０は、トナーボトル４０にＩＣタグなどを設ける必要がないため、低コストで提供できるという利点もある。

また、上述した検知部６０は、装置本体１ａに対するトナーボトル４０の装着状態の適否を判断する際にも用いることができる。すなわち、トナーボトル４０の装着状態が適正である場合、トナーボトル４０が回転駆動されると、上述したようにトナーボトル４０が１回転する間に検知センサー６３のオンオフ状態が１回変化する。これに対し、トナーボトル４０の装着状態が適正でない場合、制御部７が駆動カップリング５５を１回転させてもトナーボトル４０が回転しないため、検知センサー６３のオンオフ状態が変化しない。したがって、制御部７は、検知センサー６３のオンオフ状態が変化するか否かによってトナーボトル４０の装着状態の適否を判断することができる。

図１０は、トナーボトル４０の装着状態を判断する処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部７は、前扉１８の開閉操作を検知したか否かを判断する（ステップＳ２０）。前扉１８の開閉操作が行われると、トナーボトル４０の着脱操作が行われた可能性がある。そのため、制御部７は、前扉１８の開閉操作を検知すると（ステップＳ２０でＹＥＳ）、駆動カップリング５５を駆動してトナーボトル４０を１回転させる（ステップＳ２１）。そして制御部７は、駆動カップリング５５を１回転させる間に、検知センサー６３がトナーボトル４０の回転を検知したか否かを判断する（ステップＳ２２）。すなわち、制御部７は、検知センサー６３のオンオフ状態が変化した場合にトナーボトル４０の回転が検知されたと判断する。トナーボトル４０の回転が検知されれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、トナーボトル４０の装着状態は適正である。したがって、制御部７による処理は終了する。

一方、トナーボトル４０の回転が検知されなかった場合（ステップＳ２２でＮＯ）、トナーボトル４０の装着状態は適正でない。この場合、制御部７は、警告表示を行う（ステップＳ２３）。例えば、制御部７は、操作パネル８に対して警告画面を表示し、トナーボトル４０の装着状態が適正でないことを報知する。このとき、制御部７は、警告音を発するようにしても良い。

次に、図１１は、トナーボトル４０の装着状態を判断する処理手順の別の例を示すフローチャートである。この処理手順では、トナーボトル４０の装着状態が適正である場合、吐出口４６が上向きとなる位置でトナーボトル４０の回転を停止させるようにしている。制御部７は、前扉１８の開閉操作を検知したか否かを判断する（ステップＳ３０）。前扉１８の開閉操作を検知すると（ステップＳ３０でＹＥＳ）、制御部７は、駆動カップリング５５を駆動してトナーボトル４０を１回転させる（ステップＳ３１）。そして制御部７は、駆動カップリング５５を１回転させる間に、検知センサー６３がトナーボトル４０の回転を検知したか否かを判断する（ステップＳ３２）。トナーボトル４０の回転（すなわち溝４４）が検知されると（ステップＳ３２でＹＥＳ）、制御部７は、トナーボトル４０の回転を停止させる停止タイミングを判定する（ステップＳ３３）。すなわち、制御部７は、吐出口４６が上向きとなるタイミングを算出し、その算出したタイミングを、トナーボトル４０の停止タイミングとして決定する。

その後、制御部７は、ステップＳ３３で決定した停止タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ３４）。停止タイミングでない場合（ステップＳ３４でＮＯ）、制御部７は、トナーボトル４０の回転を継続させる。そして停止タイミングとなったとき（ステップＳ３４でＹＥＳ）、制御部７は、トナーボトル４０の回転を停止させる（ステップＳ３５）。これにより、トナーボトル４０は、吐出口４６を上に向けた状態で停止する。

一方、検知センサー６３がトナーボトル４０の回転を検知していない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御部７は、駆動カップリング５５の１回転が終了したか否かを判断する（ステップＳ３６）。駆動カップリング５５が１回転していない場合（ステップＳ３６でＮＯ）、制御部７による処理は、ステップＳ３２へ戻る。これに対し、駆動カップリング５５が１回転した場合（ステップＳ３６でＹＥＳ）、制御部７は、トナーボトル４０の回転を停止させる（ステップＳ３７）。そして制御部７は、警告表示を行う（ステップＳ３８）。

このように制御部７は、装置本体１ａに対してトナーボトル４０の着脱操作が行われたとき、検知部６０の検知結果に基づいてトナーボトル４０の装着状態が適正であるか否かを判断することが可能である。また、トナーボトル４０の装着状態が適正である場合、制御部７は、トナーボトル４０の吐出口４６を上向きにした状態でトナーボトル４０の回転を停止させることも可能である。そのため、トナーボトル４０が装着された直後から吐出口４６を上向きにした状態で保持することができる。

ところで、上述した構成では、トナー供給部５３に設けられた開口５４からトナーがトナー供給部５３の外部に漏れ出ることがある。この場合、検知センサー６３が上述したように透過型センサーとして構成されていると、トナー供給部５３の外部に漏れ出たトナーが投光部６３ａ又は受光部６３ｂに付着して堆積してしまうと、検知センサー６３による感度が低下してしまう可能性がある。これを防止するためには、装着部５０における検知部６０の位置を、なるべく高い位置とすると共に、トナーボトル４０の吐出口４６からなるべく離れた位置とすることが好ましい。

図１２は、検知部６０の好ましい位置を示す図である。図１２に示すように、検知部６０は、上下方向に関し、トナーボトル４０の回転軸Ｌ１よりも高い位置に設けられることが好ましい。これにより、投光部６３ａ又は受光部６３ｂにトナーが堆積し難くなるため、検知センサー６３の感度低下を抑制することができる。また、検知部６０は、トナーボトル４０の長手方向に関し、トナーボトル４０の長手方向中心Ｌ２に対して、吐出口４６とは反対側の位置に設けられることが好ましい。これにより、トナー供給部５３から漏れ出したトナーが検知センサー６３まで到達する可能性を低く抑えることが可能であるため、検知センサー６３の感度低下を抑制することができる。尚、検知センサー６３のより好ましい位置は、トナーボトル４０の底部近傍においてトナーボトル４０の外周面の最上部に接触する位置である。

以上、本発明に関する好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態において説明した内容のものに限られるものではなく、種々の変形例が適用可能である。

例えば、上記実施形態では、トナーボトル４０の吐出口４６を上向きにした状態でトナーボトル４０の回転を停止させる例を説明した。しかし、吐出口４６は、必ずしも鉛直方向上向きでなくても良い。例えばトナーボトル４０の回転軸Ｌ１よりも高い位置で吐出口４６を停止させるものであっても構わない。

また、上記実施形態では、検知センサー６３を透過型センサーとして構成した例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、検知センサー６３は、アクチュエーター６２が第１姿勢となったときにスイッチの接点が接触してオンとなり、第２姿勢となったときにスイッチの接点が開放されてオフとなる接触式センサーであっても構わない。この場合、接触式センサーのオンオフが切り替わるタイミングを、上記とは逆に構成しても良い。

また、上記実施形態では、アクチュエーター６２が自重で第２姿勢から第１姿勢に姿勢変化するように構成された例を説明した。しかし、これに限られるものでもない。例えば、アクチュエーター６２は、第２姿勢のときに第１姿勢となるようにバネなどの付勢手段によって付勢されたものであっても構わない。

１ 画像形成装置
７ 制御部（制御手段）
４０ トナーボトル
４４ 溝
４６ 吐出口
６０ 検知部（検知手段）
６２ アクチュエーター
６３ 検知センサー（透過型センサー）

Claims (11)

1. ボトル外周面に螺旋状の溝が形成され、所定の回転方向に回転することにより内部に充填されたトナーをボトル一端に設けられた吐出口に向けて搬送するトナーボトルを着脱可能な画像形成装置であって、
   前記回転方向における前記溝の位置を検知する検知手段と、
   前記検知手段による検知結果に基づいて前記トナーボトルの回転を停止させる停止タイミングを判定する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記吐出口が前記トナーボトルの回転軸よりも高い位置となるタイミングを前記停止タイミングと判定し、前記停止タイミングで前記トナーボトルの回転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記吐出口が上向きとなるタイミングを前記停止タイミングと判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検知手段は、前記トナーボトルの外周面に接触して前記溝の位置を検知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記回転方向の所定位置において前記トナーボトルの外周面に接触するアクチュエーターを備え、前記溝が前記所定位置に到達したときの前記アクチュエーターの姿勢変化を検知することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記検知手段は、前記アクチュエーターの姿勢変化を検知する透過型センサーを更に備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記検知手段は、前記トナーボトルの回転軸よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記検知手段は、前記トナーボトルの長手方向中心に対して、前記吐出口とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記トナーボトルが装着されたとき、前記トナーボトルを回転させ、前記検知手段による検知結果に基づいて前記トナーボトルの装着状態の適否を判断することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記トナーボトルの装着状態が適正でない場合に警告を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、前記トナーボトルの装着状態が適正である場合、前記検知手段による検知結果に基づいて前記停止タイミングを判定し、前記停止タイミングとなるまで前記トナーボトルの回転を継続させ、前記停止タイミングで前記トナーボトルの回転を停止させることを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。

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